Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЫПУЧЕГО ПОРОШКА, СОДЕРЖАЩЕГО ОДНО ИЛИ НЕСКОЛЬКО ПРОИЗВОДНЫХ ГЛИЦИН-N,N-ДИУКСУСНОЙ КИСЛОТЫ, И ПРИМЕНЕНИЕ СЫПУЧЕГО ПОРОШКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПРЕССОВАННЫХ АГЛОМЕРАТОВ

Изобретение относится к способу получения сыпучего порошка, содержащего одно или несколько производных глицин-N,N-диуксусной кислоты, и к применению сыпучего порошка для получения прессованных агломератов, а также к применению прессованных агломератов в твердых или в жидких очищающих средствах, в частности при получении таблеток для посудомоечных машин.

Для получения моющих средств, в частности моющих средств для текстильных изделий, или очищающих средств, в частности очищающих средств для посудомоечных машин, могут быть выбраны твердые или жидкие составы.

Моющие или очищающие средства содержат, как правило, комплексообразователи для ионов йодощелочных и тяжелых металлов. В качестве таковых чаще всего применяют производные глицин-N,N-диуксусной кислоты.

Их применяют в виде сыпучих порошков, которые получают из образующихся синтетическим путем водных растворов способом распылительной сушки. Такие сыпучие порошки должны иметь как можно более высокую насыпную массу, чаще всего в пределах от примерно 0,3 до 0,7 кг/л, и они должны иметь остаточную влажность в сравнительно узких пределах концентраций от примерно 4 до 8% воды для того, чтобы быть стабильными при хранении, и для того, чтобы их можно было использовать на последующей производственной операции, представляющей собой переработку в прессованные агломераты. Сыпучие порошки с более высоким содержанием воды слишком быстро превращаются в комки, тогда как сыпучие порошки с более низким содержанием воды плохо поддаются переработке.

Кроме того, сыпучие порошки должны иметь хорошую сыпучесть.

Известно, что сыпучие порошки образуются в виде частиц различной формы, в частности они могут иметь форму полых шариков, которые, в зависимости от толщины стенок, могут дробиться, они могут также иметь форму сплошных шариков или игл.

Полые шарики, как и сплошные шарики, имеют особенно хорошую сыпучесть и желательную высокую насыпную массу в пределах от примерно 0,5 до 0,7 кг/л, в частности даже тогда, когда они находятся в виде раздробленных полых шариков и идеально подходят для получения компактных изделий. Иглы, конечно, также подходят для получения компактных изделий, но у них плохая сыпучесть и слишком низкая насыпная масса в пределах от примерно 0,2 до 0,5 кг/л. Сплошные шарики имеют высокую насыпную массу и хорошую сыпучесть, но они непригодны для получения из них компактных изделий.

Состоящие из комплексообразователей, в частности из производных глицин-N,N-диуксусной кислоты в виде индивидуальных веществ или в смеси с полиэтиленгликолями в количестве от 2 до 10%, сыпучие порошки подвергаются прессованию между двумя валками или штамповочными прессами, после этого их измельчают и фракционируют с целью получения прессованных агломератов.

Прессованные агломераты должны обычно иметь определенный размер частиц, в частности в пределах от примерно 0,3 до 1,6 мм, что соответствует среднему размеру частиц в пределах от примерно 0,6 до 0,7 мм, и нужно это для того, чтобы все вещества, используемые на следующей технологической операции, представляющей собой прессование в таблетки для посудомоечных машин, имели аналогичные размеры. Это необходимо для равномерного смешивания всех используемых веществ и, в частности, для предотвращения их сепарации при получении таблеток для посудомоечных машин.

Задача настоящего изобретения состояла в разработке способа, в соответствии с которым можно в промышленном масштабе получать сыпучие порошки, соответствующие представленным выше требованиям.

Решение задачи представлено способом получения сыпучего порошка, содержащего одно или несколько производных глицин-N,N-диуксусной кислоты общей формулы (I)

,

где

R означает алкильную группу с числом атомов углерода от одного до двенадцати и

М означает щелочной металл,

из водного раствора в качестве исходного материала, содержащего одно или несколько производных глицин-N,N-диуксусной кислоты, который сушат способом распылительной сушки с подачей воздуха, при этом способ отличается тем, что водный раствор содержит одно или несколько производных глицин-N,N-диуксусной кислоты в количестве ≥84 масс.% из расчета на общую массу сухого вещества, и тем, что распылительную сушку проводят в сушильном аппарате, в который водный раствор и воздух подают в прямоточном режиме с разницей температур между водным раствором и воздухом в пределах от 70 до 350°С, при этом водный раствор диспергируют в сушильном аппарате с образованием мельчайших жидких капель путем подачи его на один или на несколько дисков, вращающихся с линейной скоростью ≥100 м/с, или же путем создания в нем с помощью насоса абсолютного давления ≥20 бар и подачи его при этом давлении в сушильный аппарат через одну или несколько форсунок.

Было обнаружено, что таким способом могут быть получены сыпучие порошки, содержащие одно или несколько производных глицин-N,N-диуксусной кислоты, которые отличаются не только очень хорошими свойствами, относящимися к насыпной массе, сыпучести и стабильности при хранении, но кроме этого и к превосходной способности подвергаться компактированию с образованием прессованных агломератов с требуемой высокой прочностью и, соответственно, с невысокой степенью абразивного истирания.

Неожиданно было обнаружено, что прочность прессованных агломератов резко улучшается в том случае, когда для их получения используют соответствующие настоящему изобретению сыпучие порошки, которые образуются из водных растворов, содержащих одно или несколько производных глицин-N,N-диуксусной кислоты в чистом виде, то есть с низким содержанием образующихся при их синтезе побочных компонент, при этом их получают из водных растворов, которые содержат одно или несколько производных глицин-N,N-диуксусной кислоты в количестве ≥84 масс.% из расчета на общую массу сухого вещества.

Для этого, в частности, подходят производные глицин-N,N-диуксусной кислоты, получаемые в соответствии заявкой на патент ФРГ № А 4319935 в результате взаимодействия соответствующих 2-алкил- или, соответственно, 2-алкенилглицинов или же 2-алкил- или, соответственно, 2-алкенилгилициннитрилов или же двойных глицинов формулы

или двойных глициннитрилов формулы

по реакции с формальдегидом и с циановодородом или с цианидом щелочного металла, или же по реакции иминодиукусной кислоты или иминодиацетонитрила с соответствующими моноальдегидами или диальдегидами формулы ОНС-А-СНО и с циановодородом или с цианидом щелочного металла с последующим гидролизом имеющихся нитрильных групп до карбоксильных групп.

Кроме того, соответствующий изобретению способ реализуют в сушильных аппаратах, которые в предпочтительном случае функционируют так, чтобы получался сыпучий порошок с высоким содержанием полых шариков и/или раздробленных полых шариков.

Это достигается за счет быстрой сушки, когда между поступающим на сушку водным раствором и используемым для этого горячим воздухом устанавливают большой перепад температур, обеспечивающий быстрый унос растворителя, и за счет того, что сушку проводят в сушильном аппарате, включающем устройства, которые дробят поступающий на распылительную сушку водный раствор на очень мелкие капельки с размером капелек в пределах от 20 до 100 мкм.

Требуемый для этого перепад температур для испарения достигается в результате того, что водный раствор и используемый для сушки воздух подают в сушильный аппарат с разницей температур в пределах от примерно 70 до 350°С, в предпочтительном случае в пределах от примерно 150 до 250°С.

В частности, водный раствор при этом имеет температуру от примерно 20 до 120°С, а используемый для сушки воздух подают в сушильный аппарат при температуре в пределах от примерно 150 до 250°С.

В предпочтительном случае используют водный раствор, который содержит одно или несколько производных глицин-N,N-диуксусной кислоты с суммарной концентрацией от 20 до 60% из расчета на всю массу водного раствора.

При этом требуемое распыление водного раствора может достигаться в результате того, что его подают на один быстро вращающийся диск или на несколько быстро вращающихся дисков с линейной скоростью ≥100 м/с. Такие условия достигаются в сушилках с так называемыми дисковыми диспергаторами, которые функционируют при соответствующей скорости вращения дисков.

Можно также получать требуемое очень тонкое распыление водного раствора в результате того, что его абсолютное давление доводят с помощью насоса до ≥20 бар и при этом давлении подают его в одну форсунку или в несколько форсунок, расположенных в сушильном аппарате. В предпочтительном случае для этого может быть использован мембранный насос.

Предпочтительно также, когда абсолютное давление в водном растворе доводят до ≥30 бар.

Находящийся под повышенным давлением водный раствор можно подавать в форсунки, число которых составляет от одного до тридцати, в частности число форсунок может составлять от одного до двадцати, при этом предпочтительно, когда каждая форсунка имеет отверстие в пределах от 1 до 4 мм.

Распыление находящегося под высоким давлением водного раствора происходит в сушилках с форсунками, которые известны специалисту, например, по Masters: Spray Drying Handbook.

При реализации соответствующего изобретению способа получают сыпучий порошок, содержащий одно или несколько производных глицин-N,N-диуксусной кислоты общей формулы (I)

,

где

R означает алкильную группу с числом атомов углерода от одного до двенадцати и

М означает щелочной металл.

В соединениях общей формулы (I) M означает щелочной металл, в предпочтительном случае натрий или калий, в особо предпочтительном случае натрий.

Остаток R означает алкильную группу с числом атомов углерода от одного до двенадцати, в предпочтительном случае с числом атомов углерода от одного до шести, в особо предпочтительном случае означает метальный или этильный остаток. В особо предпочтительном случае в качестве компоненты(а) используют соль щелочного металла и метилглициндиукусной кислоты. В наиболее предпочтительном случае используют тринатриевую соль метилглициндиукусной кислоты.

Одно или несколько производных глицин-N,N-диуксусной кислоты используют в виде водного раствора, в предпочтительном случае его концентрация составляет от 20 до 60 масс.% из расчета на общую массу раствора.

В предпочтительном случае получают сыпучий порошок с содержанием полых шариков и/или раздробленных полых шариков в сумме ≥60%, при этом определение их содержания проводят представленным далее способом: пробу сыпучего порошка диспергируют в силиконовом масле, получают изображение в проходящем свете при увеличении от примерно 56-кратного до 300-кратного и подсчитывают частицы, представляющие собой полые шарики и/или раздробленные полые шарики, а также общее число частиц в изображении в проходящем свете, после этого рассчитывают процентное содержание частиц, которые представляют собой полые шарики и/или раздробленные полые шарики, по отношению к суммарному количеству всех частиц.

В предпочтительном случае соответствующим изобретению способом получают сыпучий порошок с содержанием полых шариков и раздробленных полых шариков в сумме ≥80%.

Объектом настоящего изобретения является также применение полученного одним из приведенных выше способов сыпучего порошка для получения прессованных агломератов путем прессования сыпучего порошка, в случае необходимости вместе с другими компонентами, в частности с полиэтиленгликолями, в предпочтительном случае в количестве от 2 до 10 масс.%, и/или с другими добавками, при этом прессование проводят пропусканием через два валка или штампованием с последующим измельчением и фракционированием. Получаемые таким путем прессованные агломераты имеют высокую прочность и, соответственно, низкую степень истирания.

Прочность определяют представленным далее способом.

Прессованием при давлении пресса 200 МПа получают компримированные образцы для испытаний в форме цилиндриков диаметром 12 мм и высотой 4 мм и определяют прочность на излом на аппарате для испытания таблеток WHT II® фирмы Pharmatest/Hainburg. Исходя из данных по прочности на излом (ВК), высоты (Н) и диаметра (D) прессованных образцов по представленной далее формуле рассчитывают прочность (TS) (tensile strength):

TS=ВКх2/(DхНхтт)

При использовании полученных соответствующим изобретению способом сыпучих порошков достигаются прочностные характеристики ≥1,45 МПа.

Этим данным по прочности соответствует незначительное абразивное истирание с величиной порядка <5%. Абразивное истирание определяют представленным далее способом: пробу измельченного и фракционированного материала, в частности, из прессованного образца, с размером частиц от 0,3 до 1,6 мм в течение двух минут подвергают предварительному просеиванию на сите 500 мкм и взвешивают остаток на сите, затем эту пробу в течение 10 минут выдерживают на вибрационном сите с амплитудой 2 мм и определяют количество прошедшего через сито материала. Этот материал рассматривается как абразивный износ.

Объектом настоящего изобретения является также применение прессованных агломератов из сыпучих порошков, полученных при реализации соответствующего изобретению способа, в твердых или в жидких моющих или чистящих средствах, в частности, для получения таблеток для посудомоечных машин.

Более детально изобретение иллюстрируется приведенными далее примерами.

Способ получения 1 (пример сравнения)

В качестве исходного раствора используют водный раствор тринатриевой соли метилглицин-N,N-диуксусной кислоты с концентрацией 39,4 масс.% и, соответственно, с содержанием тринатриевой соли метилглицин-N,N-диуксусной кислоты 81,5 масс.% из расчета на общую массу сухого вещества в исходном водном растворе. Из этого раствора в промышленной башне с форсунками получают сыпучий порошок с остаточным содержанием воды 6,5 масс.% и с содержанием полых шариков около 15%. Затем этот порошок прессуют с добавлением 7 масс.% полиэтиленгликоля.

Получают прессованный агломерат (компактированный материал) с прочностью (TS), определенной представленным выше способом, 0,77 МПа.

Способ получения 2 (в соответствии с изобретением)

В качестве исходного раствора используют водный раствор тринатриевой соли метилглицин-N,N-диуксусной кислоты с концентрацией 39,8 масс.% и, соответственно, с содержанием тринатриевой соли метилглицин-N,N-диуксусной кислоты 84,8 масс.% из расчета на общую массу сухого вещества.

Из этого раствора в промышленной башне с тарелками, вращающимися со скоростью 12900 об/мин, получают сыпучий порошок с остаточным содержанием воды 6,0% и с содержанием полых шариков около 85%. Затем, как это представлено в примере 1, этот порошок прессуют с добавлением полиэтиленгликоля.

Получают прессованный агломерат (компактированный материал) с прочностью (TS) 1,99 МПа.

Способ получения 3 (в соответствии с изобретением)

В качестве исходного раствора используют водный раствор тринатриевой соли метилглицин-N,N-диуксусной кислоты с концентрацией 39,9 масс.% и, соответственно, с содержанием тринатриевой соли метилглицин-N,N-диуксусной кислоты 87,1 масс.% из расчета на общую массу сухого вещества.

Из этого раствора в промышленной башне с форсунками получают сыпучий порошок с остаточным содержанием воды 0,5% и с содержанием полых шариков около 10%.

Получают прессованный агломерат (компактированный материал) с прочностью 1,9 МПа.

Представленные выше примеры однозначно показывают улучшение прочности прессованных агломератов, которые получают из водных растворов, содержащих тринатриевую соль метилглицин-N,N-диуксусной кислоты высокой чистоты, составляющей ≥84% масс.% из расчета на общую массу сухого вещества.